泡沫铝及其制备方法

泡沫铝是同时兼有金属和气泡特征的新型轻质功能-结构一体化材料，其特殊的结构决定了它具有许多致密金属所没有的特殊性能，如(1)轻质：密度仅为金属铝的10%～40%；(2)高比刚度：其抗弯比刚度为钢的1.5倍；(3)高阻尼减震性能及冲击能量吸收率：阻尼性能为金属铝的5～10倍；(4)良好的隔声性能（闭孔）和吸声性能（通孔）：声波频率在800～4000HZ之间时，闭孔泡沫铝的隔声系数达0.9以上；声波频率在125～4000HZ之间时，通孔泡沫铝的吸声系数可达0.8；

(5)优良的电磁屏蔽性能：电磁波频率在2.6～18GHz之间时，泡沫铝的电磁屏蔽量可达60～90dB；(6)导热系数低，闭孔泡沫铝导热系数相当于大理石；而通孔泡沫铝则具有良好的散热性。泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数，而其孔结构参数主要取决于制备工艺。因此泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。

一、粉末冶金发泡法。

粉末冶金发泡法是将铝或铝合金粉末与发泡剂(一般为TiH2)按

一定比例配制并混合均匀，在适当的压力下压成致密的预制胚体，然后将压好的预制体进一步加工成半成品，再将此半成品放入所需零件形状的钢模内，加热到接近预制体熔点的温度，使发泡剂分解释放出气体形成气泡，制得闭孔泡沫铝。类似于粉末冶金法的烧结工艺过程的另一种方法是烧结脱溶法。首先将铝或铝合金粉末和可去除填充颗粒混合均匀，再把混合物压制成致密的半成品，然后在一定温度烧结。

若填充颗粒为尿素、碳酸氢氨等可分解有机物，则烧结过程中颗粒会分解气化；若填充颗粒为NaC1等可溶性盐，则在烧结后用溶剂将其溶去得到通孔泡沫铝。

二、熔体发泡法。

熔体发泡法发泡过程在液相进行，主要有直接吹气法、发泡剂发泡法等。直接吹气发泡法是:首先向金属熔融液中加入SiC、Al2O3等，并均匀分散以提高熔体粘度，然后向熔体底部吹入气体(如氮气、惰性气体等)，在金属液中形成大量气孔后冷却凝固。发泡剂发泡法是：在铝熔融体中加入发泡剂搅拌均匀，加热使发泡剂分解产生气体，气体膨胀而发泡，冷却后得泡沫金属。所用发泡剂通常为TiH2或ZrH2等金属氢化物。通过高速搅拌使发泡剂颗粒迅速均匀分散于铝熔融体中、使用增粘剂（如金属钙）增大熔体的粘度以防止发泡过程中气泡逸出或结合长大，可以使孔结构得到改善。

三、二次发泡法。

二次发泡法是一种综合了粉末冶金发泡法及熔体发泡法优点的泡沫铝制备方法，其技术工艺路线是在铝熔体中加入增粘剂(Ca、Al2O3等)搅拌均匀，在合适的温度和粘度条件下加入发泡剂(预处理好的TiH2)，分散均匀，在TiH2未分解前将熔体铸入模具中快速冷却凝固，即得到发泡先驱体。当发泡先驱体受热达到一定温度时，先驱体中TiH2开始分解并发泡，最终制得泡沫铝。

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